В предыдущей части рассматривался вопрос подбора и настройки телескопической антенны для портативной радиостанции на 27 мГц.
А сегодня попробуем собрать из подручных материалов и настроить штыревую антенну.
Об этом и будет рассказано в данной статье.
Но не стоит искать в статье каких-либо технических новшеств, изобретений или открытий. Рассматриваемые конструкции и схемы широко известны, используются уже много лет. А из уникального здесь, пожалуй, только личный опыт, полученный в процессе их сборки и настройки. Да ещё простая радость - она бесценна.
1. Про комплектующие для сборки штыревой антенны из коаксиального кабеля
Для сборки штыревой антенны (верхнюю часть её иногда ещё называют "хлыст") использовал следующие подручные материалы и компоненты:
- Пластиковый корпус от неиспользуемой шариковой ручки круглого сечения диаметром 9 мм и длиной около 75 мм
- Отрезки пластиковых трубочек от надувных воздушных шариков диаметром 6 мм и общей длиной около 40-50 см
- Отрезки термоусадки чёрного цвета диаметром 8 мм ‒ длиной около 40 см
- Отрезок термоусадки чёрного цвета диаметром 10 мм ‒ длиной около 11 см
- Отрезок термоусадки чёрного цвета диаметром 14 мм ‒ длиной примерно в 12 см
- Отрезок белой термоусадки диаметром 12 мм ‒ длиной 11 см (на снимке не показана)
- Медный эмалированный обмоточный провод ПЭТВ-2 диаметром 0.5 мм, для намотки удлиняющей катушки его потребуется около двух метров
2. Пошаговая сборка штыревой антенны с удлиняющей катушкой
Далее постараюсь показать процесс сборки антенны пошагово.
Шаг 1. Снимаем, разрезав ножом по всей длине, с коаксиального кабеля внешнюю изолирующую оболочку. Затем стягиваем медную оплётку.
Оплётку не выбрасываем, аккуратно сворачиваем и откладываем в сторону, с её помощью в дальнейшем можно удалять припой с плат, ничуть не хуже чем с покупной.
От кабеля остаётся центральная жила с внутренним диэлектриком (диаметр медной жилы примерно 1.4 мм). Это и будет основа нашей антенны.
Шаг 2. Аккуратно отрезаем и стягиваем с кабеля примерно 8 см внутреннего диэлектрика. Откладываем этот кусочек в сторону, потом понадобится.
Шаг 3. От кабеля отрезаем лишний участок медной жилы длиной 7 см, так, чтобы не изолированным остался кусочек медного проводника длиной в 10 мм. Его зачищаем и залуживаем. Залуживаем быстро, стараясь жаром паяльника не деформировать полиэтиленовую изоляцию.
Шаг 4. Для более жёсткой фиксации гибкого кабеля полотна антенны с изолирующим диэлектриком будем использовать отрезки пластиковых трубочек от надувных воздушных шариков.
Необходимо проверить и убедиться, что такая трубочка надевается на диэлектрик антенны по всей его длине с некоторым усилием. Мне пришлось подбирать из нескольких таких трубочек.
Шаг 5. На отрезок трубочки от воздушных шариков длиной примерно 20 см (у меня он оказался длиной 19 см) надевается пластиковая трубка корпуса шариковой ручки. Так, чтобы от нижнего конца трубочки до края корпуса оставалось ровно 20 мм.
Шаг 6. Фиксируем корпус шариковой ручки на трубке с помощью термоусадки диаметром 10 мм и длиной 10-11 см. Так, чтобы от нижнего конца трубочки до края термоусадки оставалось примерно 5 мм.
Термоусадка также не позволит скользить по пластику корпуса шариковой ручки виткам удлиняющей катушки в процессе её намотки.
В процессе выполнения этого шага я переусердствовал с паяльным термофеном. Верхняя часть корпуса шариковой ручки от сильного нагрева поплыла. Сначала я пытался сформировать пластик рукой, заново разогрев его. Но потом просто разобрал конструкцию и отпилил-сточил верхние полтора сантиметра оплавленного корпуса шариковой ручки.
Шаг 7. На расстоянии 45 мм от нижнего края корпуса шариковой ручки тонким шилом прокалываем корпус и трубочку от воздушного шарика под ним, заведя в отверстие конец провода для намотки удлиняющей катушки. Выводим провод из трубочки наружу вверх, зачищаем и залуживаем его конец.
Шаг 8. Припаиваем конец провода удлиняющей катушки к залуженному концу проводника антенны.
Провод припаиваем ближе к слою диэлектрика, таким образом, чтобы на торчащий конец проводника антенны впоследствии можно было надеть кусочек диэлектрика (отложенного в сторону на Шаге 2).
Шаг 9. Втянем аккуратно за провод полотно антенны с диэлектриком в трубочку, так, чтобы место пайки провода оказалось под проколотым шилом отверстием.
С другой стороны в трубочку вставим кусочек диэлектрика с Шага 2, надев его на конец проводника антенны.
Лишнюю торчащую часть кусочка диэлектрика снизу (но не трубочку от воздушного шарика!) отрезаем острым ножом.
Шаг 10. Теперь можно наматывать удлиняющую катушку. Мотаем плотно, виток к витку. Количество витков 60. Длина намотки 34 мм.
По окончанию намотки тонким шилом делаем ещё одно отверстие в противоположном конце корпуса катушки и выпускаем провод по центру диэлектрика наружу. Из-за небольшого диаметра отверстия в диэлектрике это получится, но может быть не с первой попытки.
Если заведение выходного конца провода катушки в сердцевину диэлектрика всё-таки вызывает значительные затруднения, облегчить процесс можно предварительно вырезав в диэлектрике острым ножом выемку до пустоты в сердцевине, разместив её под проколотым шилом выходным отверстием. Тогда выпустить провод по центру диэлектрика наружу станет проще.
Шаг 11. Далее необходимо закрепить на конце провода BNC-разъём. Центральный контакт припаиваем к выступающему из диэлектрика концу провода на расстоянии 2-3 мм.
Само основание антенны фиксируем внутри разъёма с помощью кусочка термоусадки. Потребуется отрезок диаметром 8 мм и длиной 1 см.
После обдува термофеном надетого на антенну кусочка термоусадки он должен входить в хвостовик разъёма с небольшим усилием.
Шаг 12. Закрываем термоусадкой (попалась белого цвета) диаметром 12 мм и длиной 11 см область удлиняющей катушки, корпус шариковой ручки и хвостовик разъёма.
Шаг 13. Дополнительную фиксацию белой термоусадки к разъёму производим тремя пластиковыми стяжками. Замки стяжек будут торчать с одной стороны, зато за счёт дополнительного крепления оторвать разъём от антенны будет не просто.
Если торчащие замки стяжек нарушают ваше восприятие прекрасного, можно воспользоваться вместо них толстыми нитками, дополнительно примотав термоусадку к хвостовику разъёма.
А затем надеваем-надуваем термоусадку диаметром 14 мм и длиной 12 см на разъём снаружи.
3. Настройка штыревой антенны с удлиняющей катушкой
Шаг 14. Далее антенну необходимо настроить. Антенна настраивается в резонанс по минимальным значениям КСВ с помощью КСВ-метра.
Так как это уже не телескоп и звенья выдвигать-задвигать не получится, то настройка производится последовательным откусыванием кусочков длиной примерно 1 см в верхней части антенны с последующим замером КСВ.
Процесс не быстрый, последовательный, главное, в нетерпении не откусить лишнего.
После настройки будем паковать и верхнюю часть антенны в трубочку от воздушного шарика (для жёсткости) и в термоусадку (для придания окончательного внешнего вида).
Эти детали конструкции также повлияют на показания КСВ в сторону его повышения.
Я решил, что для минимизации влияния данного фактора в процессе настойки антенны наверное лучше замерять текущие значения КСВ с уже надетыми на антенну трубочкой и не зафиксированной феном термоусадкой диаметром 8 мм.
Для упрощения и ускорения процесса делал так, когда значения КСВ стали значительно уменьшаться, достигнув показаний меньше 5.
Надел трубку и термоусадку, замерил КСВ, снял, отрезал лишний кусочек, повторил процесс.
В процессе настройки при приближении к области резонанса устанавливать стрелку на конец шкалы прибора при выставлении Uпад становится всё труднее. Вероятно именно поэтому настоятельно рекомендуют размещать КСВ-метр в металлическом экранируемом корпусе.
При замере КСВ следует держать радиостанцию в руках, в том же положении, в каком вы в последующем будете её использовать.
В процессе настройки получил следующую таблицу значений КСВ.
Шаг 15. После настройки антенны в резонанс по минимальным значениям КСВ надеваем и на верхнюю часть антенны отрезок пластиковой трубочки от воздушного шарика для большей жёсткости.
Затем помещаем её в термоусадку диаметром 8 мм.
При этом итоговый КСВ может снова повыситься, иногда значительно.
У меня после окончательной паковки в термоусадку он повысился на 0.5.
Для подстройки резонанса наверное можно ещё чуть-чуть антенну укоротить. Или не рисковать. На ваш выбор.
Кстати, как советуют на радиолюбительских форумах, лучше не использовать для окончательной упаковки полотна и катушки антенны термоусадку чёрного цвета из-за содержания в ней углерода. При выборе термоусадок других цветов станет возможным ещё немного снизить КСВ антенны. Но этот совет, я, к сожалению, разыскал уже позже.
Верхний торец антенны оставил открытым, только слегка прикрыв термоусадкой. В этом случае подключившись к контакту разъёма снизу и к верхнему концу провода омметром удобно прозванивать антенну на обрыв провода.
В результате получилась вот такая антенна. Я сделал таких две, по одной на каждый экземпляр радиостанции.
Полная длина, если мерить от начала разъёма, для первой антенны составила 420 мм, для второй 370 мм.
Для первой антенны при различных положениях руки и её захвата Uотр менялся, принимая значения 135, 105, 65.
Точнее зафиксировать значение было затруднительно из-за наводок и отсутствия металлического экранированного корпуса у моего КСВ-метра.
Итоговый КСВ при этом составил 3.35, 2.45, 1.70.
Для второй антенны замеренное значение Uотр равно 100, итоговое значение КСВ при этом 2.33.
В общем, для такой конструкции, рассчитанной почти наугад и собранной на коленке, впервые, как мне кажется, средний, но вполне нормальный результат.
Но "практика ‒ критерий истины".
Поэтому после сборки отправился антенны испытывать.
4. Про полевые испытания версии 2.0
По сравнению с первыми полевыми испытаниями изменилось немного.
Вместо лета за окном ‒ зима, вместо листвы деревьев и кустарников ‒ сугробы.
Да вот новые штыревые антенны.
Остальные условия остались прежними.
Одна из радиостанций, включённая в режиме передачи, оставалась дома. Размещал её к комнате на подоконнике. Первый этаж. Окна закрыты.
Для её передатчика внешний источник звука не включал, ограничился генератором вызова, зафиксировав кнопку дополнительной пластиковой стяжкой.
Вторая радиостанция в режиме приёма бродила со мной по окрестностям. В пределах квартала. Сначала в направлении прямой видимости из окна. Потом попытался поймать передачу, проходя между домами и за ними.
Время проведения испытаний ‒ ближе к вечеру, на часах 17-30. Погода облачная, немного морозная.
Прошёл по нескольким, намеченным заранее, контрольным точкам, проверяя наличие передаваемого сигнала в каждой. Если сигнал передатчика поймать не удавалось, возвращался назад, деля расстояние между текущей и предыдущей контрольной точкой пополам.
Позже, вернувшись домой, замерил расстояния между нужными мне точками на Яндекс.Картах с помощью инструмента "Линейка".
Таким образом выяснил, что максимальное расстояние передачи с данными штыревыми антеннами в пределах прямой видимости составило в самом лучшем случае 125 метров. При этом вместе с передаваемым сигналом в приёмнике был слышен сильный шум. За домами приём хуже, расстояние ещё меньше.
На прошлых полевых испытаниях лучший результат был 50 метров.
То есть сегодня имеем увеличение расстояния в 2.5 раза только за счёт настройки и согласования антенн.
Прогресс, однако!
Желаемый результат, напомню, минимум метров 200-300, а лучше 500, и совсем хорошо хотя бы километр. А полтора километра ‒ было бы просто прекрасно.
Не обошлось и без инцидента. Проверив сигнал в последней контрольной точке я решил вернуться к предыдущей, но тут приёмник вообще замолчал.
Вернулся домой, проверил наличие радиосвязи. Приёмник молчит по-прежнему, хотя индикатор питания светится и на передачу данный экземпляр радиостанции работает исправно. Спустя примерно полчаса после возвращения приёмник так же необъяснимо заработал, как ни в чём не бывало.
Было подозрение на аккумулятор, внезапно потерявший ёмкость на морозе, но нет, температура воздуха, согласно Яндекс.Погоде в это время была всего ‒8 градусов по Цельсию ("ощущается как ‒12"). Да и передатчик этой радиостанции продолжал работать... Вероятно какая-то "мерцающая" неисправность самого приёмника, его микросхем или громкоговорителя, с которой ещё нужно разобраться.
5. А что же дальше?
До настоящего времени я не обращал внимания на приёмник радиостанции, ограничившись сборкой его первоначальной схемы из радиоконструктора и её настройкой. Она выполнена на микросхеме К174ХА34 (или зарубежном аналоге TDA7021T). Есть идея полностью заменить схему приёмника, собрав её в виде отдельного модуля на микросхеме MC3361. Тем самым повысив чувствительность в несколько раз (с 5 мкВ до 1 мкВ), а значит и увеличив максимальную дальность радиосвязи. Возможно при этом попутно решив вопрос и с шумоподавлением.
И ещё нужно проверить совет Петра, Радиолюбителя по дополнительной настройке П-контура выходного каскада радиопередатчика с помощью волномера.
Также есть мысли испытать работу радиостанции на дальность связи с применением противовесов к антенне.
И, учитывая уже полученный опыт, попробовать собрать ещё парочку антенн, более компактных, но и более согласованных с радиостанциями, с меньшими значениями КСВ.
Пока это всего лишь ориентировочные планы на будущее, которое неизвестно когда наступит, и наступит ли вообще.
Но, если что-то из вышеперечисленного будет реализовано, обязательно вам потом об этом расскажу.
28 января 2022 года.
С уважением, Ваш @mp42b.
<-- Предыдущая статья | Содержание 2019-2021 | Следующая статья -->
Ещё статьи про сборку, настройку и доработки простой портативной радиостанции на 27 мГц из радиоконструктора:
1. Повысить? Можно! Про преобразователь напряжения на микросхеме MC34063 из конструктора
2. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Из радиоконструктора. От "РадиоКОТструктора". Часть 1. Распаковка, комплектующие, схема, плата, пайка
3. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Из радиоконструктора. От "РадиоКОТструктора". Часть 2. Первоисточники, антенна, электропитание
4. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Из радиоконструктора. От "РадиоКОТструктора". Часть 3. Включение и настройка.
5. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Из радиоконструктора. От "РадиоКОТструктора". Часть 4. Сборка конструкции.
6. Генератор несущей частоты с кварцевой стабилизацией. Для портативной КВ ЧМ радиостанции РК-Р01.
7. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Часть 5. Доработки. Стабилизация частоты и увеличение мощности передатчика.
8. Простая портативная КВ ЧМ радиостанция РК-Р01. Часть 6. Доработка: генератор вызова. И полевые испытания.
9. Измерить два раза, потом сложить, отнять и разделить. Что это? Измеритель КСВ!
10. Как подобрать, собрать и настроить антенну для портативной радиостанции на 27 мГц. Часть 1. Телескопы
#сделай сам #электроника #электроника для начинающих #радиостанция #радиосвязь #радиоконструктор #антенны
#простые вещи #mp42b #радиосвязь_mp42b